RU93382U1 - HYDROGEN GENERATOR - Google Patents
HYDROGEN GENERATOR Download PDFInfo
- Publication number
- RU93382U1 RU93382U1 RU2009135499/22U RU2009135499U RU93382U1 RU 93382 U1 RU93382 U1 RU 93382U1 RU 2009135499/22 U RU2009135499/22 U RU 2009135499/22U RU 2009135499 U RU2009135499 U RU 2009135499U RU 93382 U1 RU93382 U1 RU 93382U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reagent
- water
- electrically controlled
- controlled valve
- reaction vessel
- Prior art date
Links
Abstract
1. Генератор водорода, работающий на гидролизе с реагентом, имеющий реакционный сосуд, форсунку, магистраль выдачи водорода, на которой установлен накопитель водорода с датчиком давления и три электроуправляемых клапана, магистраль подачи жидкой щелочи, состоящая из смесителя щелочи, в котором установлены датчик температуры и измеритель концентрации, и электроуправляемого клапана, емкость для воды, в которой установлен уровнемер, электроуправляемый клапан на линии подачи воды в смеситель щелочи, линия подачи реагента с водой, на которой установлены емкость с реагентом, емкость для смешивания реагента с водой, мешалка с приводом и электроуправляемый клапан, линия сброса продуктов реакции, на которой установлен электроуправляемый клапан, а также блок программного управления, блок обработки и анализа, блок измерения, отличающийся тем, что в генератор водорода дополнительно введены полукольцо, источник ультразвука, который установлен в емкости для смешивания реагента с водой, пусковой нагреватель, который расположен в смесителе щелочи, емкость с уксусной кислотой, расходомер воды, расходомер смеси реагента с водой, плотномер, датчик температуры, два измерителя концентрации, пять уровнемеров, пять электроуправляемых клапанов и блок усреднения, причем реакционный сосуд в нижней части выполнен конусообразной формы и имеет водяную рубашку, которая выполнена с повторением его формы и имеет входной и выходной патрубки, в цилиндрической нижней части реакционного сосуда по окружности выполнены сквозные отверстия, которые закрыты полукольцом, которое, в свою очередь, жестко закреплено на реакционном сосуде и и� 1. A hydrogen generator operating on reagent hydrolysis, having a reaction vessel, nozzle, a hydrogen delivery line, on which a hydrogen storage device with a pressure sensor and three electrically controlled valves is installed, a liquid alkali supply line, consisting of an alkali mixer, in which a temperature sensor is installed and concentration meter, and an electrically controlled valve, a water tank in which a level gauge is installed, an electrically controlled valve on the water supply line to the alkali mixer, the reagent water supply line, on which a container with a reagent, a container for mixing the reagent with water, an agitator with an actuator and an electrically controlled valve, a discharge line of reaction products on which an electrically controlled valve is installed, as well as a program control unit, a processing and analysis unit, a measurement unit, characterized in that the generator is installed a half-ring, an ultrasound source, which is installed in a container for mixing the reagent with water, a starting heater, which is located in the alkali mixer, a container with acetic acid, an expense, are additionally introduced water measures, a reagent-water mixture flow meter, a densitometer, a temperature sensor, two concentration meters, five level gauges, five electrically operated valves and an averaging unit, the reaction vessel in the lower part being conical in shape and having a water jacket that is made with repeating its shape and has the inlet and outlet nozzles, in the cylindrical lower part of the reaction vessel around the circumference, through holes are made, which are closed by a half ring, which, in turn, is rigidly fixed to the reaction vessel and and
Description
Полезная модель относится к энергетическому оборудованию и может использоваться для получения водорода, как в стационарных установках, так и на транспорте.The utility model relates to power equipment and can be used to produce hydrogen, both in stationary installations and in transport.
Известна энергоустановка с водородовоздушным электрохимическим генератором, содержащая электрохимический генератор со щелочными топливными элементами, по крайней мере, один генератор водорода, работающий на гидролизе с твердым реагентом, имеющий магистраль выдачи водорода, на которой установлен влагоотделитель, накопитель водорода и электроуправляемый клапан, магистраль подачи жидкого регента, состоящую из емкости с концентрированным раствором щелочи, смесителя и двух электроуправляемых клапанов, магистраль слива воды, соединенную со смесителем, на которой установлены емкость сбора воды с уровнемером, съемная бустерная емкость, дозатор воды и два электроуправляемых клапана, магистраль отвода продуктов реакции, на которой установлены емкость с жидким продуктом гидролиза с уровнемером жидкости и три электроуправляемых клапана, линию подачи воздуха в топливные элементы, на которой установлены компрессор, емкость с жидким продуктом гидролиза и клапан, магистраль наддува, на которой установлены компрессор, вакуум насос, датчик давления и три электроуправляемых клапана, а на линии выхода воздуха установлен клапан и все электроуправляемые клапаны и датчик уровня жидкости подключены к блоку программного управления, причем в энергоустановку дополнительно введены обогреваемая емкость, шесть электроуправляемых клапанов, расходомер водорода, два устройства для измерения концентрации, три уровнемера, датчик давления, блок обработки и анализа, блок измерения, который последовательно соединенный с блоком управления и насос прокачки отработанного раствора щелочи, смеситель размещен в обогреваемой емкости, которая имеет сброс в канализацию, и в нем установлен первый измеритель концентрации и датчик температуры, а вход смесителя соединен с выходом влагоотделителя, вход обогреваемой емкости соединен с выходом теплообменника охлаждения генератора водорода, бустерная емкость выполнена теплоизолированной, причем вход насоса прокачки отработанного раствора щелочи, соединен через третий электроуправляемый клапан с выходом емкости жидкого продукта гидролиза, которая выполнена в нижней части конусообразной и на ее выходе стоит второй электроуправляемый клапан сброса шлама, а на линии сброса воздуха из емкости с жидким продуктом гидролиза стоит первый электроуправляемый клапан, на выходе насоса установлен второй измеритель концентрации отработанного раствора щелочи, а выход насоса прокачки отработанного раствора щелочи соединен через шестой электроуправляемый клапан со сбросом в канализацию и пятый электроуправляемый клапан соединен со входом в смеситель, причем на входе в ЭХГ установлен расходомер водорода, в накопителе водорода установлен датчик давления, а на его выходе установлен четвертый электроуправляемый клапан, причем первый измеритель уровня воды установлен в дозаторе воды, второй измеритель уровня воды установлен в бустерной емкости, а третий измеритель уровня раствора щелочи установлен в реакционном сосуде генератора водорода, первый, второй и третий измерители уровня жидкости, датчик давления, расходомер водорода, измерители концентрации соединены с блоком измерения, а блок программного управления соединен со всеми шестью электроуправляемыми клапанами. [Патент РФ №85759 МПК Н01М 8/06, С01В 3/00, авторы: Носырев Д.Я., Плетнев А.И. «Энергоустановка с водородовоздушным электрохимическим генератором»].A known power plant with a hydrogen-air electrochemical generator containing an electrochemical generator with alkaline fuel cells, at least one hydrogen generator operating on solid reagent hydrolysis, having a hydrogen supply line, on which a moisture separator, a hydrogen storage and an electrically controlled valve, a liquid supply line are installed consisting of a tank with a concentrated solution of alkali, a mixer and two electrically controlled valves, a water drain line connected with a mixer, on which a water collection tank with a level gauge, a removable booster tank, a water dispenser and two electrically controlled valves, an outlet pipe for reaction products, on which a tank with a liquid hydrolysis product with a liquid level meter and three electrically controlled valves, an air supply line to the fuel elements on which a compressor is installed, a container with a liquid hydrolysis product and a valve, a boost line, on which a compressor, a vacuum pump, a pressure sensor and three electrically controlled valves are installed pan, and a valve is installed on the air outlet line and all electrically operated valves and a liquid level sensor are connected to the program control unit, and a heated tank, six electrically controlled valves, a hydrogen flow meter, two concentration measuring devices, three level gauges, a pressure sensor, are additionally introduced into the power plant processing and analysis unit, a measurement unit that is connected in series with the control unit and the pump for pumping the spent alkali solution, the mixer is located in a heated tank a tee, which has a discharge into the sewer, and a first concentration meter and a temperature sensor are installed in it, and the mixer input is connected to the outlet of the moisture separator, the input of the heated tank is connected to the output of the hydrogen generator cooling heat exchanger, the booster tank is heat insulated, and the input of the pump for pumping the spent alkali solution connected through a third electrically controlled valve to the outlet of the tank of the liquid hydrolysis product, which is made in the lower part of the cone-shaped and at its exit there is a second electric a controllable sludge discharge valve, and the first electrically controlled valve is installed on the air discharge line from the tank with the liquid hydrolysis product, a second alkali spent concentration meter is installed at the pump outlet, and the outlet of the pump for pumping the alkaline spent solution is connected through the sixth electrically operated valve with discharge into the sewer and the fifth an electrically controlled valve is connected to the inlet to the mixer, and a hydrogen flow meter is installed at the inlet to the ECG, a pressure sensor is installed in the hydrogen accumulator, and the output is a fourth electrically controlled valve, the first water level meter installed in the water meter, the second water level meter installed in the booster tank, and the third alkali solution level meter installed in the reaction vessel of the hydrogen generator, the first, second and third liquid level meters, pressure sensor, a hydrogen flow meter, concentration meters are connected to the measuring unit, and the program control unit is connected to all six electrically controlled valves. [RF patent No. 85759 IPC Н01М 8/06, СВВ 3/00, authors: Nosyrev D.Ya., Pletnev A.I. “Power plant with a hydrogen-air electrochemical generator”].
Недостатком устройства является отсутствие возможности регулирования генератора водорода за счет изменения концентрации твердого реагента и низкая производительность.The disadvantage of this device is the inability to control the hydrogen generator by changing the concentration of the solid reagent and low productivity.
Известно устройство для получения гидроксидов или оксидов алюминия и водорода, содержащее источник суспензии мелкодисперсного порошкообразного алюминия с водой со смесителем, реактор, конденсатор, приемное устройство, регулируемый клапан отвода смеси паров воды и водорода, регулируемый клапан отвода гидроксидов или оксидов алюминия, датчик температуры реактора, датчик давления на входе подачи суспензии в реактор, датчик давления на выходе парогазовой смеси и датчик давления перед входом парогазовой смеси в конденсатор, регулируемое средство подачи суспензии в реактор, управляющий контроллер с входом и выходом, причем источник суспензии содержит регулируемое средство подачи воды и регулируемое средство подачи порошка алюминия, вход контроллера соединен с датчиком температуры в реакторе и датчиками давления, а выход контроллера соединен с источником суспензии, регулируемым средством подачи суспензии мелкодисперсного порошка алюминия с водой в реактор, регулируемым клапаном отвода смеси паров воды и водорода и регулируемым клапаном отвода гидроксидов или оксидов алюминия. [Патент РФ№2278077 МПК С01F 7/42, С01В 3/10, авторы: Берш А.В., Иванов Ю.Л., Мазалов Ю.А., Глухов А.В., Трубачов О.А.. «Способ получения гидроксидов или оксидов алюминия и водорода и устройство для его осуществления»].A device for producing aluminum or hydrogen hydroxides or oxides is known, comprising a source of a suspension of finely divided aluminum powder with water with a mixer, a reactor, a condenser, a receiving device, an adjustable valve for removing a mixture of water and hydrogen vapor, an adjustable valve for removing hydroxides or aluminum oxides, a reactor temperature sensor, a pressure sensor at the inlet of the suspension to the reactor, a pressure sensor at the outlet of the gas mixture and a pressure sensor in front of the entrance of the gas mixture into the condenser, adjustable means for supplying a suspension to the reactor, a control controller with input and output, wherein the source of the suspension contains adjustable means for supplying water and an adjustable means for supplying aluminum powder, the input of the controller is connected to a temperature sensor in the reactor and pressure sensors, and the output of the controller is connected to a source of suspension, adjustable means feeding a suspension of finely divided aluminum powder with water into the reactor, an adjustable valve for discharging a mixture of water vapor and hydrogen, and an adjustable valve for removing hydroxides or oxides aluminum. [RF patent No. 2278077 IPC С01F 7/42, СВВ 3/10, authors: Bersh A.V., Ivanov Yu.L., Mazalov Yu.A., Glukhov A.V., Trubachov O.A. "Method method of producing hydroxides or oxides of aluminum and hydrogen and a device for its implementation "].
Недостатком устройства является низкая производительность, за счет присутствия на алюминиевом реагенте оксидной пленки, препятствующей выделению водорода из воды.The disadvantage of this device is its low productivity due to the presence of an oxide film on the aluminum reagent, which prevents the evolution of hydrogen from water.
Данное техническое решение выбрано авторами в качестве прототипа.This technical solution is selected by the authors as a prototype.
Техническим результатом является повышение производительности генератора водорода, его регулировка за счет изменения концентрации жидкого и твердого реагента, упрощение конструкции генератора водорода.The technical result is to increase the productivity of the hydrogen generator, its adjustment by changing the concentration of liquid and solid reagent, simplifying the design of the hydrogen generator.
Технический результат достигается тем, что генератор водорода, работающий на гидролизе с реагентом, имеющий реакционный сосуд, форсунку, магистраль выдачи водорода на которой установлен накопитель водорода с датчиком давления и три электроуправляемых клапана, магистраль подачи жидкой щелочи, состоящая из, смесителя щелочи, в котором установлены датчик температуры и измеритель концентрации и электроуправляемого клапана, емкость для воды, в которой установлен уровнемер, электроуправляемый клапан на линии подачи воды в смеситель щелочи, линия подачи реагента с водой, на которой установлены емкость с реагентом, емкость для смешивания реагента с водой, мешалка с приводом и электроуправляемый клапан, линии сброса продуктов реакции на которой установлен электроуправляемый клапан, а также блок программного управления, блок обработки и анализа, блок измерения, в генератор водорода дополнительно введены полукольцо, источник ультразвука, который установлен в емкости для смешивания реагента с водой, пусковой нагреватель, который расположен в смесителе щелочи, емкость с уксусной кислотой, расходомер воды, расходомер смеси реагента с водой, плотномер, датчик температуры, два измерителя концентрации, пять уровнемеров, пять электроуправляемых клапанов и блок усреднения, причем реакционный сосуд в нижней части выполнен конусообразной формы и имеет водяную рубашку, которая выполнена с повторением его формы и имеет входной и выходной патрубки, в цилиндрической нижней части реакционного сосуда по окружности, выполнены сквозные отверстия, которые закрыты полукольцом, которое, в свою очередь, жестко закреплено на реакционном сосуде и имеет два входных патрубка, один из которых через электроуправляемый клапан соединен с емкостью для кислоты, в которой установлен уровнемер, емкость для воды имеет один входной и три выходных патрубка, входной патрубок соединен с выходным патрубком водяной рубашки, первый выходной патрубок соединен через электроуправляемый клапан с входным патрубком полукольца корпуса реакционного сосуда, второй выходной патрубок соединен через электроуправляемый клапан с линией слива воды в канализацию и третий выходной патрубок соединен через электроуправляемый клапан и расходомер воды с емкостью для смешивания реагента с водой, в которой установлены плотномер и уровнемер, вход емкости для смешивания реагента с водой соединен через электроуправляемый клапан с емкостью для реагента, в которой установлен уровнемер, а выход емкости для смешивания реагента с водой соединен через расходомер с форсункой реакционного сосуда, в котором установлено два измерителя концентрации, один из которых установлен в его конусообразной части, а другой установлен в его цилиндрической части, и дополнительно установлены в смесителе уровнемер, в емкости для воды датчик температуры, причем все уровнемеры, расходомеры, датчик температуры и измеритель концентрации емкости с уксусной кислотой соединены с блоком измерения, а измерители концентрации реакционного сосуда через блок усреднения соединены с блоком измерения, блоком программного управления, который в свою очередь соединен со всеми электроуправляемыми клапанами.The technical result is achieved in that a hydrogen generator operating on hydrolysis with a reagent, having a reaction vessel, a nozzle, a hydrogen delivery line on which a hydrogen storage device with a pressure sensor and three electrically controlled valves is installed, a liquid alkali supply line, consisting of, an alkali mixer, in which a temperature sensor and a concentration meter and an electrically controlled valve are installed, a water tank in which a level gauge is installed, an electrically controlled valve on the water supply line to the alkali mixer, a line for supplying a reagent with water, on which a tank with a reagent is installed, a tank for mixing a reagent with water, a stirrer with a drive and an electrically controlled valve, a discharge line for reaction products with an electrically controlled valve, as well as a program control unit, a processing and analysis unit, a measurement unit , a half ring, an ultrasound source, which is installed in a container for mixing the reagent with water, a starting heater, which is located in the alkali mixer, and a container with vinegar, are additionally introduced into the hydrogen generator acid, a water flow meter, a reagent-water mixture flow meter, a densitometer, a temperature sensor, two concentration meters, five level gauges, five electrically operated valves and an averaging unit, the reaction vessel in the lower part being conical in shape and having a water jacket, which is repeated shaped and has an inlet and outlet nozzles, in the cylindrical lower part of the reaction vessel around the circumference, through holes are made, which are closed by a half ring, which, in turn, is rigidly fixed to the vessel and has two inlet nozzles, one of which is connected through an electrically controlled valve to the acid reservoir in which the level gauge is installed, the water reservoir has one inlet and three outlet nozzles, the inlet nozzle is connected to the outlet nozzle of the water jacket, the first outlet nozzle is connected through an electrically controlled valve with an inlet pipe half-ring of the body of the reaction vessel, the second outlet pipe is connected through an electrically controlled valve with a line to drain water into the sewer and a third outlet pipe with it is single through an electrically operated valve and a water flow meter with a tank for mixing the reagent with water in which the densitometer and level gauge are installed, the input of the tank for mixing the reagent and water is connected through the electrically controlled valve with the tank for the reagent in which the level gauge is installed, and the outlet of the tank for mixing the reagent with water is connected through a flow meter to the nozzle of the reaction vessel, in which two concentration meters are installed, one of which is installed in its cone-shaped part, and the other is installed in its cylindrical part, and an additional level gauge is installed in the mixer, a temperature sensor is installed in the water tank, and all level gauges, flow meters, a temperature sensor and a tank concentration meter with acetic acid are connected to the measurement unit, and the reaction vessel concentration meters through the averaging unit are connected to the measurement unit, software control unit, which in turn is connected to all electrically controlled valves.
Постановка источника ультразвука в емкость для смешивания реагента с водой обеспечивает диспергирование реагента, в результате чего увеличивается реагирующая поверхность и происходит первоначальный срыв оксидной пленки реагента, а постановка в емкость для смешивания реагента с водой плотномера, уровнемера и мешалки с приводом, а также постановка расходомера воды на линии подачи подогретой воды в смеситель и расходомера смеси реагента с водой на линии подачи смеси реагента с водой в форсунку, использование твердого порошкообразного реагента или смеси порошкообразного реагента с порошкообразным материалом, способным образовывать микрогальванические пары с реагентом в среде электролита позволяет обеспечить «мягкую» регулировку генератора водорода, повышенную производительность и быстродействие.The placement of the ultrasound source in the container for mixing the reagent with water provides dispersion of the reagent, as a result of which the reacting surface increases and the initial film of the reagent breaks down, and the density meter, level gauge and stirrer with the drive are placed in the tank for mixing the reagent with water, and the water meter is placed on the supply line of heated water to the mixer and the flow meter of the reagent-water mixture; on the supply line of the reagent-water mixture to the nozzle, the use of solid powder of a reagent or a mixture of a powdery reagent with a powdery material capable of forming microgalvanic pairs with a reagent in an electrolyte environment allows for “soft” adjustment of the hydrogen generator, increased productivity and speed.
На фиг.1. показан генератор водорода.In figure 1. hydrogen generator shown.
Генератор водорода состоит из реакционного сосуда 1, водяной рубашки 2, полукольца 3, форсунки 4, емкости с реагентом 5, емкости для смешивания реагента с водой 6, емкости для воды 7, смесителя щелочи 8, емкости для водорода 9, емкости для кислоты 10 (например уксусной), мешалки 11 с приводом 12, пускового нагревателя 13, источника ультразвука 14, расходомера воды 15, расходомера смеси реагента с водой 16, датчика давления 18, плотномера 19, трех датчиков температуры 20, 21, 22, трех измерителей концентрации 23, 24, 25, шести уровнемеров 26, 27, 28, 29, 30, 31, двенадцати электроуправляемых клапанов 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, блока программного управления 44, блока обработки и анализа 45, блока измерения 46, блока усреднения 47.The hydrogen generator consists of a reaction vessel 1, a water jacket 2, a half ring 3, a nozzle 4, a container with a reagent 5, a tank for mixing the reagent with water 6, a tank for water 7, an alkali mixer 8, a tank for hydrogen 9, a tank for acid 10 ( for example vinegar), an agitator 11 with a drive 12, a starting heater 13, an ultrasound source 14, a water flow meter 15, a reagent-water mixture flow meter 16, a pressure sensor 18, a density meter 19, three temperature sensors 20, 21, 22, three concentration meters 23, 24, 25, six level gauges 26, 27, 28, 29, 30, 31, twelve electr controlled valves 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, program control unit 44, processing and analysis unit 45, measurement unit 46, averaging unit 47.
Генератор водорода работает следующим образом.The hydrogen generator operates as follows.
Запускают блок программного управления 44, который связан с блоком обработки и анализа 45, блоком измерения 46 и блоком усреднения 47. Блок программного управления 44 открывает электроуправляемый клапан 32 на линии подачи воды в смеситель щелочи 8 и электроуправляемый клапан 39 на линии подачи воды в емкость для смешивания реагента с водой 6. Через электроуправляемый клапан 32 вода подается в смеситель щелочи, где смешивается с едким натрием и подогревается пусковым нагревателем 13, расположенным в смесителе щелочи. Затем через электроуправляемый 35 реагент подается в емкость для смешивания реагента с водой 6. При этом количество воды, подаваемой в смеситель, контролируется уровнемером 29, установленным в емкости для воды 7, а количество воды, подаваемой в емкость для смешивания реагента с водой, контролируется расходомером воды 15. Количество реагента, подаваемое в емкость для смешивания реагента с водой, контролируется уровнемером 26, который установлен в емкости с реагентом 5. При достижении определенной концентрации раствора едкого натрия в смесителе 8, которая контролируется измерителем концентрации 25, закрывается электроуправляемый клапан 32 и открывается электроуправляемый клапан 33 на линии подачи щелочного раствора в реакционный сосуд 1 и водный раствор щелочи NaOH поступает в реакционный сосуд. После заполнения реакционного сосуда электроуправляемый клапан 33 закрывают, пусковой нагреватель 13 отключают.The program control unit 44 is started, which is connected to the processing and analysis unit 45, the measurement unit 46 and the averaging unit 47. The program control unit 44 opens an electrically controlled valve 32 on the water supply line to the alkali mixer 8 and electrically controlled valve 39 on the water supply line to the tank for mixing the reagent with water 6. Through an electrically controlled valve 32, water is supplied to the alkali mixer, where it is mixed with sodium hydroxide and heated by a starting heater 13 located in the alkali mixer. Then, through the electrically controlled 35 reagent is supplied to the tank for mixing the reagent with water 6. The amount of water supplied to the mixer is controlled by a level gauge 29 installed in the tank for water 7, and the amount of water supplied to the tank for mixing the reagent with water is controlled by the flow meter water 15. The amount of reagent supplied to the tank for mixing the reagent with water is controlled by a level gauge 26, which is installed in the tank with reagent 5. When a certain concentration of sodium hydroxide solution in the mixer is reached 8, which is controlled by a concentration meter 25, the electrically controlled valve 32 closes and the electrically controlled valve 33 opens on the alkaline solution supply line to the reaction vessel 1 and an aqueous solution of alkali NaOH enters the reaction vessel. After filling the reaction vessel, the electrically controlled valve 33 is closed, the starting heater 13 is turned off.
В емкости для приготовления реагента установлен источник ультразвука 14, который служит для диспергирования смеси реагента с водой. В результате диспергирования происходит первоначальный срыв оксидной пленки реагента и увеличивается его реагирующая поверхность.An ultrasound source 14 is installed in the container for preparing the reagent, which serves to disperse the mixture of the reagent with water. As a result of dispersion, the initial breakdown of the oxide film of the reagent occurs and its reactive surface increases.
В емкости для приготовления реагента установлена мешалка 11, которая вращается от привода 12. Мешалка поднимает реагент со дна емкости для смешивания реагента и тем самым обеспечивает взвесь реагента в воде. Также в емкости для приготовления реагента установлен плотномер 19, который измеряет плотность смеси реагента с водой. Для контроля количества смеси реагента с водой в емкости для приготовления реагента установлен уровнемер 28.A stirrer 11 is installed in the container for preparing the reagent, which rotates from the drive 12. The mixer raises the reagent from the bottom of the tank for mixing the reagent and thereby provides a suspension of the reagent in water. Also in the tank for the preparation of the reagent is installed densitometer 19, which measures the density of the mixture of the reagent with water. To control the amount of the mixture of reagent with water in the tank for the preparation of the reagent installed level gauge 28.
После достижения определенной плотности смеси реагента с водой в емкости для приготовления реагента 6 закрываются электроуправляемые клапаны 35 и 39 и открывается электроуправляемый клапан 42, который установлен на линии подачи смеси реагента с водой в форсунку 4, откуда далее смесь реагента с водой через форсунку подается в реакционный сосуд генератора водорода и начинается химическая реакция с выделением водорода.After reaching a certain density of the reagent-water mixture in the container for preparing the reagent 6, the electrically operated valves 35 and 39 are closed and the electrically-controlled valve 42 is opened, which is installed on the supply line of the reagent-water mixture to the nozzle 4, from where the reagent-water mixture is then fed through the nozzle to the reaction a vessel of a hydrogen generator and a chemical reaction begins with the evolution of hydrogen.
При этом алюминий, лишенный оксидной пленки реагирует с водой по формуле (I):In this case, aluminum deprived of an oxide film reacts with water according to the formula (I):
2Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2 2Al + 6H 2 O = 2Al (OH) 3 + 3H 2
В результате этой реакции выделяется водород H2 и образуется соль Al(OH)3, которая представляет собой объемистый студенистый осадок белого цвета. Эта соль практически нерастворима в воде, но легко растворяется в слабых кислотах и сильных щелочах.As a result of this reaction, hydrogen H 2 is released and the Al (OH) 3 salt is formed, which is a voluminous gelatinous white precipitate. This salt is practically insoluble in water, but easily soluble in weak acids and strong alkalis.
Далее, если гидрооксида натрия в генераторе будет в избытке, то гидрооксид алюминия Al(OH)3 вступит в реакцию с гидрооксидом натрия NaOH с образованием гидроаллюмината натрия Na[Al(OH)4], который хорошо растворим в воде:Further, if the sodium hydroxide in the generator is in excess, then aluminum hydroxide Al (OH) 3 will react with sodium hydroxide NaOH with the formation of sodium hydroaluminate Na [Al (OH) 4 ], which is highly soluble in water:
NaOH+Al(OH)3=Na[Al(OH)4]NaOH + Al (OH) 3 = Na [Al (OH) 4 ]
В качестве реагента в генераторе водорода может применятся смесь, которая состоит из алюминиевого и медного порошка с соотношением массы Cu:Al=1:(18-19), а также смесь алюминиевого и никелевого порошка с соотношением массы Ni:Al=1:(17-18) и смесь алюминиевого и оловянного порошка с соотношением массы Sn:Al=1:(17-18). Такое соотношение массы алюминиевого порошка с медным, оловянным или никелевым порошком обеспечит необходимый и достаточный контакт алюминиевого порошка с поверхностью порошков других меди, олова или никеля..As a reagent in a hydrogen generator, a mixture can be used, which consists of aluminum and copper powder with a mass ratio of Cu: Al = 1: (18-19), as well as a mixture of aluminum and nickel powder with a mass ratio of Ni: Al = 1: (17 -18) and a mixture of aluminum and tin powder with a mass ratio of Sn: Al = 1: (17-18). This ratio of the mass of aluminum powder to copper, tin or nickel powder will provide the necessary and sufficient contact of the aluminum powder with the surface of the powders of other copper, tin or nickel ..
При контакте алюминия с медью, оловом или никелем в среде электролита образуется микрогальваническая пара соответственно Cu-Al, Ni-Al, Sn-Al, в которой алюминий будет являться анодом, т.к. электродный потенциал трехвалентного алюминия равен -1,66 В, а медь, олово или никель - катодом, т.к. электродный потенциал этих металлов равен, соответственно: меди +0,34 В, олова -0,14 В, никеля -0,25 В.Upon contact of aluminum with copper, tin or nickel in the electrolyte medium, a microgalvanic pair is formed, respectively Cu-Al, Ni-Al, Sn-Al, in which aluminum will be the anode, because the electrode potential of trivalent aluminum is -1.66 V, and copper, tin or nickel is the cathode, because the electrode potential of these metals is, respectively: copper +0.34 V, tin -0.14 V, nickel -0.25 V.
Медь, никель, олово, при взаимодействии с алюминием в щелочной среде ускорят и усилят процесс выделения водорода.Copper, nickel, tin, when interacting with aluminum in an alkaline medium, will accelerate and intensify the process of hydrogen evolution.
При этом в качестве реагента в генераторе водорода может применяться смесь алюминиевого порошка и порошка других металлов, чей электродный потенциал будет более отрицательным, по сравнению с электродным потенциалом алюминия.Moreover, as a reagent in a hydrogen generator, a mixture of aluminum powder and powder of other metals can be used, whose electrode potential will be more negative compared to the electrode potential of aluminum.
Для контроля количество смеси реагента с водой, подаваемой в форсунку на линии подачи смеси реагента с водой установлен расходомер смеси реагента с водой 16.To control the amount of the mixture of reagent with water supplied to the nozzle, a flow meter of the mixture of reagent with water 16 is installed on the supply line of the mixture of reagent with water.
Тепло, выделяемое в ходе химической реакции, отводится с помощью теплообменника, который выполнен в виде водяной рубашки 2. Выйдя из водяной рубашки 2, подогретая вода направляется в емкость для воды 7, откуда далее расходуется на нужды генератора водорода. При необходимости вода из емкости для воды может удаляться через сливной электроуправляемый клапан 38, который установлен на линии слива воды.The heat released during the chemical reaction is removed using a heat exchanger, which is made in the form of a water jacket 2. After leaving the water jacket 2, the heated water is sent to a water tank 7, from where it is then spent on the needs of a hydrogen generator. If necessary, water from the water tank can be removed through an electrically operated drain valve 38, which is installed on the water drain line.
Температура раствора щелочи в реакционном сосуде контролируется датчиком температуры 21, а температура подогретой воды контролируется датчиком температуры 22, который установлен в емкости для воды.The temperature of the alkali solution in the reaction vessel is controlled by a temperature sensor 21, and the temperature of the heated water is controlled by a temperature sensor 22, which is installed in the water tank.
Получаемый водород из реакционного сосуда 1 поступает в магистраль выдачи водорода и через электроуправляемый клапан 37, а также открытый электроуправляемый клапан 40 и закрытый электроуправляемый клапан 41 водород поступает в емкость для водорода 9. Для контроля давления водорода в емкости для водорода установлен датчик давления 18. При достижении необходимого давления электроуправляемый клапан 40 закрывается и открывается электроуправляемый клапан 41 и водород напрямую из генератора водорода подается потребителю.The hydrogen produced from the reaction vessel 1 enters the hydrogen supply line and through the electrically operated valve 37, as well as the open electrically controlled valve 40 and the closed electrically controlled valve 41, hydrogen enters the hydrogen tank 9. A pressure sensor 18 is installed to monitor the hydrogen pressure in the hydrogen tank. when the required pressure is reached, the electrically controlled valve 40 closes and the electrically controlled valve 41 opens and hydrogen is directly supplied to the consumer from the hydrogen generator.
В случае если необходимо кратковременно увеличить подачу водорода, открывается электроуправляемый клапан 40 и водород поступает к потребителю с повышенным давлением.If it is necessary to increase the hydrogen supply for a short time, the electrically controlled valve 40 is opened and hydrogen is supplied to the consumer with increased pressure.
Экспериментально доказано, что выход водорода в начальный момент реакции щелочи с твердым реагентом будет максимальным в первые секунды протекания реакции, поэтому по мере оседания частиц реагента на дно реакционного сосуда процесс выделения водорода будет затухать и на дне реакционного сосуда будет протекать в заключительной стадии.It was experimentally proved that the hydrogen output at the initial moment of alkali reaction with a solid reagent will be maximum in the first seconds of the reaction, therefore, as the reagent particles settle to the bottom of the reaction vessel, the hydrogen evolution process will decay and will proceed in the final stage at the bottom of the reaction vessel.
При необходимости полного прекращения реакции на дне реакционного сосуда, с учетом процесса эйрлифта реагента, можно с большой точностью подобрать материал, из которого будет изготавливаться реагент и размер частиц этого реагента.If it is necessary to completely stop the reaction at the bottom of the reaction vessel, taking into account the process of airlift of the reagent, it is possible to select with high accuracy the material from which the reagent and the particle size of this reagent will be made.
Для контроля концентрации раствора щелочи в реакционном сосуде генератора водорода установлены два измерителя концентрации 23 и 24. Измеритель концентрации 24 установлен в конусообразной части реакционного сосуда, а измеритель концентрации 23 установлен в его цилиндрической части.To control the concentration of the alkali solution in the reaction vessel of the hydrogen generator, two concentration meters 23 and 24 are installed. The concentration meter 24 is installed in the cone-shaped part of the reaction vessel, and the concentration meter 23 is installed in its cylindrical part.
Т.к. концентрация водного раствора щелочи в верхней и нижней части реакционного сосуда генератора водорода будет различной, то при принятии решения о смене раствора щелочи в реакционном сосуде учитывается среднее значение показаний измерителей концентрации 23 и 24. Среднее значение показаний измерителей концентрации 23 и 24 высчитывает блок усреднения 47, а затем направляет результаты подсчета в блок измерения.Because the concentration of the aqueous alkali solution in the upper and lower parts of the reaction vessel of the hydrogen generator will be different, then when deciding to change the alkali solution in the reaction vessel, the average value of the readings of concentration meters 23 and 24 is taken into account. The average value of the readings of concentration meters 23 and 24 is calculated by the averaging unit 47, and then sends the counting results to the measurement unit.
Для предотвращения слипания частиц реагента, на дне реакционного сосуда, а также при удалении реагента и раствора щелочи из реакционного сосуда в него подается вода из емкости для воды через отверстия, выполненные в цилиндрической нижней части реакционного сосуда. Эти отверстия закрыты полукольцом 3, в которое подается вода через один из его входных патрубков. Этот патрубок через электроуправляемый клапан 43 соединен с емкостью для воды.To prevent the reagent particles from sticking together, at the bottom of the reaction vessel, as well as when removing the reagent and alkali solution from the reaction vessel, water is supplied to it from the water tank through openings made in the cylindrical lower part of the reaction vessel. These holes are closed by a half ring 3, into which water is supplied through one of its inlet pipes. This pipe through an electrically controlled valve 43 is connected to a water tank.
Для необходимости регулирования процесса выделения водорода, а также растворения гидрооксида алюминия в генератор водорода введена линия подачи уксусной кислоты, которая состоит из емкости для кислоты 10, в которой установлен уровнемер 30 и электроуправляемого клапана 34. Выходной патрубок емкости для уксусной кислоты соединен с входным патрубком полукольца реакционного сосуда.For the need to regulate the process of hydrogen evolution, as well as dissolution of aluminum hydroxide, an acetic acid supply line is introduced into the hydrogen generator, which consists of an acid tank 10, in which a level gauge 30 and an electrically operated valve 34 are installed. The outlet pipe of the acetic acid tank is connected to the inlet of the half ring reaction vessel.
Если необходимо быстро снизить выход водорода в генератор подается определенное количество кислоты, которое контролируется уровнемером 30.If it is necessary to quickly reduce the hydrogen output, a certain amount of acid is supplied to the generator, which is controlled by a level gauge 30.
Выбор уксусной кислоты определяется ее слабыми кислотными свойствами, т.к. при подачи в генератор сильной кислоты последний может остановиться и не запускаться в течение длительного времени, что не приемлимо для бортового генератора водорода..The choice of acetic acid is determined by its weak acidic properties, as when a strong acid is fed into the generator, the latter may stop and not start for a long time, which is not acceptable for an onboard hydrogen generator.
При взаимодействии кислоты со щелочью произойдет реакция нейтрализации с выделением ацетата натрия и воды:When the acid interacts with alkali, a neutralization reaction will occur with the release of sodium acetate and water:
NaOH+CH3COOH=CH3COONa+Н2ONaOH + CH 3 COOH = CH 3 COONa + H 2 O
По мере выработки компонентов раствора щелочи и реагента в реакционном сосуде 1, сливают отработанный раствор щелочи и прореагированный реагент из реакционного сосуда через электроуправляемый клапан 36 и наполняют реакционный сосуд новым раствором щелочи.As the components of the alkali solution and the reagent are developed in the reaction vessel 1, the spent alkali solution and the reacted reagent are drained from the reaction vessel through an electrically controlled valve 36 and the reaction vessel is filled with a new alkali solution.
Производительность генератора регулируют путем подачи в реакционный сосуд реагента с водой, щелочного раствора, а также уксусной кислоты.The performance of the generator is regulated by feeding into the reaction vessel a reagent with water, an alkaline solution, and also acetic acid.
Для остановки генератора водорода необходимо перекрыть электроуправляемый клапан 42. В результате чего в реакционный сосуд перестанет поступать смесь реагента с водой и прекратится реакция выделения водорода. Для полного удаления водорода из реакционного сосуда необходимо перекрыть клапан 41 и открыть электроуправляемый клапан 40 и 43, в результате чего в реакционный сосуд будет поступать вода из емкости с водой, которая вытеснит водород в емкость для водорода 9. Затем при необходимости все содержимое реакционного сосуда можно слить, открыв при этом электроуправляемый клапан 36.To stop the hydrogen generator, it is necessary to shut off the electrically controlled valve 42. As a result, the mixture of the reagent with water will cease to enter the reaction vessel and the hydrogen evolution reaction will stop. To completely remove hydrogen from the reaction vessel, it is necessary to close valve 41 and open the electrically controlled valve 40 and 43, as a result of which water will flow into the reaction vessel from the water tank, which will displace hydrogen into the hydrogen tank 9. Then, if necessary, the entire contents of the reaction vessel can be drain, while opening the solenoid valve 36.
При использовании в качестве реагента порошкообразного алюминия, получающиеся побочные продукты реакции (алюминаты и гидроалюминаты) могут быть использованы в дальнейшем в текстильной промышленности, а в случае использования в качестве реагента смеси алюминиевого и медного, никелевого или оловянного порошка, полученные продукты реакции могут найти свое применение в различных технологических процессах.When using powdered aluminum as a reagent, the resulting reaction by-products (aluminates and hydroaluminates) can be further used in the textile industry, and if a mixture of aluminum and copper, nickel or tin powder is used as a reagent, the obtained reaction products can find their application in various technological processes.
Предлагаемое техническое решение обеспечивает глубокую степень регулирования генератора водорода, за счет изменения концентрации жидкого и твердого реагента, «мягкую» расходную характеристику, повышенное быстродействие и увеличение производительности в 2-3 раза, а также позволяет получить побочные продукты реакции, которые могут быть использованы в текстильной промышленности, а также в различных технологических процессах.The proposed technical solution provides a deep degree of regulation of the hydrogen generator, due to changes in the concentration of liquid and solid reagents, “soft” flow characteristics, increased speed and productivity by 2-3 times, and also allows you to get reaction by-products that can be used in textile industry, as well as in various technological processes.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009135499/22U RU93382U1 (en) | 2009-09-23 | 2009-09-23 | HYDROGEN GENERATOR |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009135499/22U RU93382U1 (en) | 2009-09-23 | 2009-09-23 | HYDROGEN GENERATOR |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU93382U1 true RU93382U1 (en) | 2010-04-27 |
Family
ID=42673001
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009135499/22U RU93382U1 (en) | 2009-09-23 | 2009-09-23 | HYDROGEN GENERATOR |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU93382U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2602905C2 (en) * | 2015-03-25 | 2016-11-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) | Method of hydrogen producing |
-
2009
- 2009-09-23 RU RU2009135499/22U patent/RU93382U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2602905C2 (en) * | 2015-03-25 | 2016-11-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) | Method of hydrogen producing |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9494326B2 (en) | Apparatus for generating heat | |
| CN201832569U (en) | Automatic dispensing device of powder | |
| CN215586430U (en) | Solid material quantitative feeding device | |
| RU93382U1 (en) | HYDROGEN GENERATOR | |
| CN207981432U (en) | A kind of hydrocarbon-type oil is modified the device of the preparation miscellaneous Polar Collectors of low order coal slime | |
| RU104384U1 (en) | POWER PLANT WITH HYDROGEN GENERATOR | |
| CN205295422U (en) | Air agitation calcining pickling tank | |
| CN107500327A (en) | A kind of aluminium sulphate production device and method | |
| CN213254470U (en) | Urea-formaldehyde glue reaction kettle capable of automatically adjusting pH | |
| CN209378998U (en) | A kind of reaction unit | |
| CN208082474U (en) | It is sustained collapse protection type cement water reducing agent preparation facilities | |
| RU111840U1 (en) | PLANT FOR PRODUCING HYDROGEN AND ALUMINUM HYDROXIDES FROM ALUMINUM OR ITS ALLOYS | |
| CN207845782U (en) | A kind of powder electroless closing device | |
| RU92653U1 (en) | HYDROGEN GENERATOR | |
| CN213679983U (en) | Semi-automatization titanium white powder waste acid neutralization jar | |
| CN204685031U (en) | A kind of novel polycarboxylic acids masterbatch production line | |
| CN208599715U (en) | Reaction kettle is used in a kind of tertiary vinyl acetate-acrylic ester copolymerization emulsion production | |
| CN215428701U (en) | Boiler water medicament mixing arrangement for sewage treatment | |
| CN208340698U (en) | A kind of neutralization kettle | |
| CN109534994A (en) | Adipate monoester process units of continuous feed and application thereof | |
| CN211133959U (en) | Neutralization device for producing 1-naphthylamine-4-sodium sulfonate | |
| CN220126160U (en) | Dropping device for producing lithium battery adhesive | |
| CN221309612U (en) | Lithium battery positive electrode powder lithium extraction acid leaching tank | |
| CN203382522U (en) | Aluminum sulfate reaction device | |
| CN217164421U (en) | Catalytic dehydrogenation oxidation kettle |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20100924 |